Астма и ожирение: диета в сравнении с физическими упражнениями

Наша основная гипотеза заключается в том, что воспалительные SNP могут регулировать степень воспалительной реакции, а ожирение модифицирует тяжесть заболевания. В этом случае астма, развивающаяся на фоне ожирения, демонстрирует потенциальную неблагоприятную связь между специфическим провоспалительным состоянием (ожирением) и генетическими регуляторами воспаления (SNP).

Наша вторичная гипотеза предполагает, что краткосрочная (12 недель) потеря веса только за счет диеты, но не только за счет физических упражнений, уменьшит специфическое воспаление легких и уменьшит провоспалительные реакции у афроамериканских подростков с астмой, страдающих ожирением, по сравнению с контрольной группой из списка ожидания. группа, которая после первых 12 недель получает комбинированную 12-недельную диету и программу упражнений (контрольный лист ожидания/комбинированный). Третья исследовательская гипотеза предполагает, что частота выявленных SNP будет в значительной степени связана с объемом потери жира в результате диеты, физических упражнений или комбинированной программы и в дальнейшем будет опосредована специфическими маркерами дыхательных путей и про- и противовоспалительными маркерами. Конкретные цели включают:

1. Определить частоту однонуклеотидных полиморфизмов и гаплотипов SNP в про- и противовоспалительных генах у афроамериканок, страдающих ожирением и не страдающих ожирением, астматических и неастматических подростков в возрасте 13-19 лет.
2. Изучить влияние диеты или физических упражнений на специфическое воспаление легких (выдыхаемый оксид азота, [eNO]) и про- и противовоспалительные реакции у подростков женского пола афроамериканского происхождения, страдающих астмой и страдающих ожирением, по сравнению с контрольной группой из списка ожидания/комбинированной группа.
3. Определить влияние воспалительных SNP на модуляцию нескольких маркеров воспаления и специфического воспаления легких (eNO) у афроамериканских подростков с ожирением, страдающих астмой и без астмы, до и после снижения веса с помощью диеты, физических упражнений или того и другого.

Мы проведем перекрестный анализ 4 групп афроамериканских девушек-подростков (13-19 лет) следующим образом: Группа 1A: Тучные с астмой Группа 1B: Без ожирения с астмой Группа 1C: Тучные без астмы Группа 1D: Без - страдающие ожирением, не страдающие астмой

Пациенты, включенные в эту часть исследования, будут афроамериканскими подростками с астмой, страдающими ожирением и не страдающими ожирением, в возрасте 13–19 лет, как определено Центрами по контролю за заболеваниями США (USCDC 2000, индекс массы тела (ИМТ) для каждого возраста). графики роста. В качестве контрольной группы мы будем включать афроамериканских женщин с ожирением, подростков без астмы и контрольную группу здорового возраста (не страдающую ожирением, не страдающую астмой).

Предполагая доминирующую модель, для гаплотипа из 5 SNP выборка из 100 человек на группу (соотношение 1:1) достигла бы не менее 80% мощности для обнаружения ОШ 1,5 для связи гаплотипа с принадлежностью к группе (например, ожирение с астмой по сравнению с отсутствием ожирения с астмой) на уровне значимости 0,05. Для всех других групповых сравнений предполагаются те же условия, поэтому требуются выборки из 100 для каждой из групп.

После того, как родитель / опекун подпишет информированное согласие, будет проведен общий медицинский осмотр и сбор анамнеза, а также проведено спирометрическое тестирование для оценки функции легких каждого участника, будет оцениваться статус ожирения. У девочек, не страдающих ожирением во время визита 1, будет получено приблизительно 30 мл периферической крови у 100 астматиков и 100 не астматиков здорового возраста контрольной группы того же возраста. У участников с ожирением (100 астматиков и 100 неастматиков) забор периферической крови будет проводиться во время визита 2 (исходный уровень). Периферическую кровь проверят на гемоглобин A1-C (HA1C), липидный профиль, а также на наличие воспаления и генетических маркеров. Дополнительный образец крови от всех афроамериканских девочек-подростков, участвующих в исследовании, будет собран в пробирки с гепарином (2 пробирки по 10 мл). Мононуклеарный слой будет разделен с использованием градиентов плотности и будет характеризовать циркулирующий МДС. Проточная цитометрия будет использоваться для определения процентного содержания моноцитарных или гранулоцитарных MDSC с использованием нескольких флуоресцентно-меченых антител, включая анти-CD11b, CD14, CD15, CD33, CD66 и HLA-DR. ДНК будет извлечена ДНКазолом (Invitrogen Corp; Гранд-Айленд, Нью-Йорк). Для анализа SNP мы планируем использовать чип HumanCNV370-Quad bead от lllumina (lllumina Inc, Сан-Диего, Калифорния). Этот чип позволяет анализировать более 370 000 SNP одновременно и использует всего 200 нг геномной ДНК. Первоначально мы сосредоточим наш анализ на SNP генов про- и противовоспалительных цитокинов (/LS, TNF, TGFB, ILIO, IL8, IL6, PTGS2, ARG1) и SNP в лептине, рецепторе лептина и адипонектине (таблица 11) и результаты будут подтверждены с помощью TaqMan следующим образом: геномная ДНК (5 нг) будет денатурирована при 95°C в течение 10 минут и амплифицирована в течение 40 циклов по 15 секунд при 92°C и 1 мин при 58°C в присутствии 2X Универсальная мастер-микс TaqMan (Applied Biosystems), вода и соответствующая смесь праймеров и репортерных зондов (помеченных либо FAM, либо VIC). Реакция будет проанализирована с использованием прибора 7900 HT (Applied Biosystems) на наличие флуоресцентного маркера VIC или FAM или того и другого с использованием системы обнаружения последовательности (Applied Biosystems) для определения генотипа. Контроли будут включать особей с известным генотипом и бланки без ДНК. Кроме того, 15% образцов будут анализироваться дважды в отдельных анализах и сравниваться классификация аллелей. Индивидуумы с известным генотипом и бланки без ДНК будут включены для каждого SNP в каждую партию.

Хи-квадрат, точный критерий Фишера и критерий Стьюдента будут использоваться для оценки статистической значимости различий в частотах различных SNP между астматиками с ожирением, астматиками без ожирения, астматиками с ожирением и здоровыми людьми из контрольной группы. Частоты гаплотипов будут выведены с использованием логарифмически-линейного моделирования, встроенного в алгоритм максимизации ожидания. Процедуры контроля качества (включая оценку эффективности генотипирования и равновесия Харди-Вайнберга), оценку неравновесия по сцеплению между маркерами, а также анализ ассоциации гаплотипов будут выполняться отдельно у пациентов с ожирением и без ожирения и у пациентов с астмой и без астмы.

После регистрации подходящие участники пройдут базовый визит, который включает забор приблизительно 30 мл периферической крови, двухэнергетическое рентгеновское абсорбциометрическое сканирование (DEXA), выдыхаемый оксид азота (eNO) и право на участие в исследовании по мнению врача-исследователя. После этого исходного визита участники с ожирением и без астмы будут рандомизированы в следующие группы:

1) только диета, 2) только физические упражнения или 3) лист ожидания/комбинированное вмешательство (отсутствие вмешательства в течение 12 недель с последующим комбинированным питанием и физическими упражнениями).

Приблизительно 110 субъектов будут набраны в группу лечения и контрольную группу. Предполагая уровень отсева 20%, мы сохраним 360 субъектов, по 90 на группу, что обеспечит достаточную статистическую мощность для:

1. обнаружить существенные различия в eNO между только диетой, только физическими упражнениями, комбинированной программой или контрольной группой списка ожидания афроамериканок, страдающих ожирением, астматиками и неастматиками, в соответствии с расчетами мощности размера выборки ниже и;
2. в рамках исследовательской цели 3 определить влияние воспалительных SNP на модуляцию воспалительных маркеров и eNO у афроамериканских подростков с ожирением, страдающих астмой и без астмы, до и после потери веса с помощью диеты, физических упражнений или того и другого в соответствии с образцом расчет габаритной мощности).

Методы вмешательства:

Группы лечения получат программу модификации поведения Trim Kids, но материалы вмешательства будут касаться только диеты или лечения только физическими упражнениями. Не страдающие ожирением астматики и не страдающие ожирением, не страдающие астмой будут служить в качестве контроля для исследовательской цели и будут участвовать только в общем медицинском осмотре, спирометрии и анализе крови. Родители и дети посещают еженедельные двухчасовые комплексные занятия в течение рекомендуемого периода времени. Медицинское наблюдение и руководство обеспечивается врачом или медсестрой на каждом сеансе, чтобы повысить соблюдение режима лечения и контролировать побочные эффекты.

Лечение астмы: мы исключаем лиц с тяжелой или неконтролируемой астмой. В случае острых приступов астмы участников будут лечить в соответствии с письменным и пересмотренным планом действий при астме с использованием лекарств от астмы или S-агонистов, таких как альбутерол, и, при необходимости, с коротким курсом других лекарств. Участники с астмой, включенные в группу вмешательства, также должны будут использовать предтренировочную дозу лекарства от астмы перед участием в каждой тренировке или будут исключены из этой тренировки. Любое обострение будет зарегистрировано, и участники смогут связаться с поставщиком медицинских услуг и, при необходимости, будут направлены в службы экстренной помощи. В случае более тяжелого обострения или прогрессирующего ухудшения участник будет лечиться в соответствии со стандартом лечения и исключен из исследования, если хроническое или длительное противовоспалительное лечение считается приоритетом.

Обучение правильному питанию включает ряд обучающих мероприятий, учитывающих потребности каждой группы по мере прохождения ими различных этапов программы лечения. Детям предоставляются простые в использовании контрольные списки частоты приема пищи, которые они должны заполнять каждую неделю.

Протоколы упражнений, которые будут использоваться в этом исследовании, будут основаны на протоколе упражнений Trim Kids, который адаптирует рекомендации к состоянию здоровья ребенка (сопутствующие заболевания, такие как астма), весовому статусу и уровню физической подготовки. Все рекомендации по упражнениям будут соответствовать рекомендациям Американского торакального общества (ATS), Американской академии педиатрии (AAP) и Американской академии спортивной медицины (ACSM). Занятия спортом в оздоровительном центре LSUHSC будут проводиться сертифицированными инструкторами ACSM и личными тренерами. Во время каждого 12-недельного сеанса программы упражнения соответствуют физическому состоянию группы, связанному с ожирением, и способности понимать, синтезировать и применять информацию о здоровье и фитнесе в повседневных жизненных ситуациях. Дети получают видео с упражнениями, содержащими комплекс упражнений для выполнения дома. Им также выдаются карточки для записи количества минут физической активности, которую они выполняют каждую неделю. Соблюдение требований контролируется путем наблюдения за этими карточками физической активности и мониторинга частоты сердечных сокращений и дыхания. Модификация поведения и психосоциальное образование интегрированы в образовательные занятия психолога.

Навыкам модификации поведения обучают с упором на то, как используются обсуждение, моделирование, ролевые игры и управляемое решение проблем. Обсуждаются такие темы, как самоконтроль, приверженность, установление ограничений, формирование привычек, постановка целей и планы действий, навыки принятия решений и обучение уверенности в себе.

Вмешательство будет проводиться в оздоровительном центре Центра медицинских наук Университета штата Луизиана (LSU). И группы диеты, и группы упражнений будут собираться для медицинского наблюдения и взвешивания в клинической зоне рядом с отдельной комнатой с весами в течение первых 30 минут каждого еженедельного занятия.

Группа, соблюдающая только диету, соберется в классе после 30-минутного медицинского наблюдения и взвешивания. Занятие по изменению поведения продлится 30 минут, а обучение правильному питанию продлится примерно 30-60 минут. Участники исследования, включенные только в диетическое вмешательство, будут переведены либо на быструю диету с модифицированным белком, либо на добавки с витаминами и минералами, после чего следует сбалансированная, гипокалорийная диета и/или умеренная интенсивность, прогрессивная программа упражнений, а также будут даны инструкции по поведению. модификация.

Группа, занимающаяся только физическими упражнениями, соберется в большом многоцелевом зале после 30-минутного медицинского наблюдения и взвешивания. Занятия по модификации поведения продлятся 30 минут. Участники будут использовать аэробное оборудование, посещать культурно-специфические танцевальные классы, участвовать в силовых тренировках и заниматься семейными полевыми видами спорта на открытом воздухе в соседнем общественном парке в течение примерно 30-60 минут. Участники тренируются в игровой, спорадической, прерывистой манере, в то время как инструктор обсуждает ключевые понятия, используя символы, музыку и различные реквизиты.

После 12-недельного периода ожидания участники комбинированной программы встретятся в отдельной многоцелевой комнате и будут участвовать в сеансах диеты, физических упражнений и модификации поведения один раз в неделю.